JP2010203543A - Rotary actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シフトレンジ切替装置を駆動する回転式アクチュエータに関する。 The present invention relates to a rotary actuator that drives a shift range switching device.
従来、自動車のシフトレンジ切替装置では、運転者が選択したシフトレンジを電子制御装置(以下「ECU」という)で検出し、この検出値に応じて回転式アクチュエータを駆動制御することで、自動変速機のシフトレンジを切り替えるシフトバイワイヤシステムが公知である(特許文献1参照)。シフトレンジ切替装置は、回転可能に支持されたマニュアルシャフトを有している。回転式アクチュエータは、当該マニュアルシャフトを回転駆動することにより自動変速機のシフトレンジを切り替える。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an automobile shift range switching device, a shift range selected by a driver is detected by an electronic control device (hereinafter referred to as “ECU”), and a rotary actuator is driven and controlled in accordance with the detected value, thereby automatically shifting. A shift-by-wire system for switching the shift range of a machine is known (see Patent Document 1). The shift range switching device has a manual shaft that is rotatably supported. The rotary actuator switches the shift range of the automatic transmission by rotationally driving the manual shaft.
ところで、回転式アクチュエータは、一般に、出力軸とマニュアルシャフトとをスプライン嵌合により結合した状態でシフトレンジ切替装置に取り付けられている。そのため、出力軸とマニュアルシャフトとの間には回転方向にガタが発生し、このガタ量だけ両者の回転角度にずれが生じるおそれがある。このずれは、回転式アクチュエータによる高精度なマニュアルシャフトの制御の妨げとなる。そこで、このガタを詰めるために、例えば出力軸の周囲にねじりコイルばねを設置し、出力軸を一方の回転方向に付勢させることが考えられる(周知の技術ではない)。 Incidentally, the rotary actuator is generally attached to the shift range switching device in a state where the output shaft and the manual shaft are coupled by spline fitting. For this reason, backlash occurs in the rotational direction between the output shaft and the manual shaft, and there is a possibility that the rotational angles of the both may be shifted by this backlash amount. This deviation hinders high-precision manual shaft control by the rotary actuator. Therefore, in order to close the backlash, for example, it is conceivable to install a torsion coil spring around the output shaft and urge the output shaft in one rotational direction (not a well-known technique).
上述のように、出力軸を一方の回転方向に付勢する回転式アクチュエータの場合、シフトレンジ切替装置に取り付ける前の時点においては、出力軸は、一方の回転方向側に回転しきっている状態である。そのため、この状態の出力軸をマニュアルシャフトにスプライン嵌合した後、回転式アクチュエータをシフトレンジ切替装置の所定の取付箇所にボルト等により取り付けるには、回転式アクチュエータの本体を、取付箇所に合致するよう回転させる必要がある。しかしながら、この回転量が多い場合、回転式アクチュエータが周囲の他部材等に干渉し、回転式アクチュエータの本体を回転させることが困難または不能となるおそれがある。 As described above, in the case of a rotary actuator that urges the output shaft in one rotational direction, the output shaft is fully rotated in one rotational direction before being attached to the shift range switching device. is there. Therefore, after the output shaft in this state is spline-fitted to the manual shaft, to attach the rotary actuator to a predetermined mounting location of the shift range switching device with a bolt or the like, the main body of the rotary actuator matches the mounting location. Need to be rotated. However, when the amount of rotation is large, the rotary actuator may interfere with other surrounding members and the like, and it may be difficult or impossible to rotate the main body of the rotary actuator.
本発明の目的は、シフトレンジ切替装置への取り付けが容易で、高精度にシフトレンジを切り替え可能な回転式アクチュエータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a rotary actuator that can be easily attached to a shift range switching device and can switch the shift range with high accuracy.
請求項1に記載の発明は、自動変速機のシフトレンジを切り替えるシフトレンジ切替装置に取り付けられる回転式アクチュエータである。シフトレンジ切替装置は、回転可能に支持されたマニュアルシャフトを有し、このマニュアルシャフトが回転式アクチュエータにより回転駆動されることによってシフトレンジを切り替える。本発明は、電動機と、電動機を収容するハウジングと、ハウジングに回転可能に支持され、電動機の回転出力をマニュアルシャフトに伝達するようマニュアルシャフトに結合可能な出力軸と、出力軸を回転方向において正方向または逆方向へ付勢可能な付勢手段と、を備えている。 The invention according to claim 1 is a rotary actuator attached to a shift range switching device that switches a shift range of an automatic transmission. The shift range switching device has a manual shaft that is rotatably supported, and the shift range is switched when the manual shaft is rotationally driven by a rotary actuator. The present invention includes an electric motor, a housing that houses the electric motor, an output shaft that is rotatably supported by the housing and that can be coupled to the manual shaft so as to transmit the rotational output of the electric motor to the manual shaft, and the output shaft in the rotational direction. Biasing means capable of biasing in the direction or the reverse direction.
そして、ハウジングに対する出力軸の回転方向の所定の位置を基準位置とすると、付勢手段は、出力軸が前記基準位置よりも正方向側に回転した位置にあるとき、出力軸を逆方向へ付勢する。一方、付勢手段は、出力軸が前記基準位置よりも逆方向側に回転した位置にあるとき、出力軸を正方向へ付勢する。すなわち、出力軸は、前記基準位置とは異なる位置にあるとき、付勢手段によって回転方向における正方向または逆方向に常に付勢される。これにより、出力軸とマニュアルシャフトとが所定の遊びをもって結合されていたとしても、出力軸とマニュアルシャフトとの間に生じる回転方向のガタを詰めることができる。したがって、回転式アクチュエータによる高精度なシフトレンジの切り替えが可能となる。 Then, assuming that a predetermined position in the rotation direction of the output shaft relative to the housing is a reference position, the urging means applies the output shaft in the reverse direction when the output shaft is at a position rotated in the forward direction from the reference position. Rush. On the other hand, the urging means urges the output shaft in the forward direction when the output shaft is at a position rotated to the opposite side of the reference position. That is, when the output shaft is at a position different from the reference position, the output shaft is always urged in the forward direction or the reverse direction by the urging means. Thereby, even if the output shaft and the manual shaft are coupled with a predetermined play, it is possible to close the backlash in the rotational direction generated between the output shaft and the manual shaft. Therefore, it is possible to switch the shift range with high accuracy by the rotary actuator.
また、本発明による回転式アクチュエータでは、シフトレンジ切替装置に取り付ける前の時点において、出力軸は、付勢手段の作用によって前記基準位置で静止している状態となる。通常、回転式アクチュエータは、マニュアルシャフトが特定の位置(例えば自動変速機のNレンジに対応する位置)にある状態で、シフトレンジ切替装置に取り付けられる。そのため、例えば、「回転式アクチュエータがシフトレンジ切替装置に取り付けられた状態における出力軸の前記基準位置を、自動変速機の各シフトレンジに応じたマニュアルシャフトの回転方向の複数の位置のうち特定の位置の近傍に対応するように設定」し、かつ、「前記特定の位置を、回転式アクチュエータをシフトレンジ切替装置に取り付ける際の、シフトレンジ切替装置に対するマニュアルシャフトの回転方向の位置として設定」すれば、出力軸が前記基準位置で静止している回転式アクチュエータをシフトレンジ切替装置に取り付けるとき、出力軸をマニュアルシャフトに結合した後、回転式アクチュエータの本体を、付勢手段の付勢力に抗してわずかに回転させるだけで、シフトレンジ切替装置の取付箇所に合致させることができる。これにより、回転式アクチュエータの周囲に他部材またはシフトレンジ切替装置からの突出部等が位置している場合でも、回転式アクチュエータの本体は、取り付け時の回転に際し他部材または突出部等への干渉が低減される。したがって、回転式アクチュエータのシフトレンジ切替装置への取り付けが容易になる。 In the rotary actuator according to the present invention, the output shaft is stationary at the reference position by the action of the urging means before being attached to the shift range switching device. Usually, the rotary actuator is attached to the shift range switching device in a state where the manual shaft is at a specific position (for example, a position corresponding to the N range of the automatic transmission). Therefore, for example, “the reference position of the output shaft in a state in which the rotary actuator is attached to the shift range switching device is specified among a plurality of positions in the rotation direction of the manual shaft corresponding to each shift range of the automatic transmission. `` Set to correspond to the vicinity of the position '' and `` Set the specific position as the position in the rotation direction of the manual shaft relative to the shift range switching device when the rotary actuator is attached to the shift range switching device ''. For example, when attaching a rotary actuator whose output shaft is stationary at the reference position to the shift range switching device, after coupling the output shaft to the manual shaft, the body of the rotary actuator is resisted against the biasing force of the biasing means. Just by rotating it slightly, it can be matched with the mounting location of the shift range switching device. Kill. As a result, even when other members or protrusions from the shift range switching device are located around the rotary actuator, the main body of the rotary actuator interferes with other members or protrusions during rotation during mounting. Is reduced. Therefore, it becomes easy to attach the rotary actuator to the shift range switching device.
請求項2に記載の発明では、前記基準位置は、出力軸がマニュアルシャフトに結合された状態でシフトレンジ切替装置に取り付けられたとき、自動変速機の各シフトレンジに対応するマニュアルシャフトの回転方向の複数の位置のうち隣り合う特定の二つの位置の間に対応する。そのため、回転式アクチュエータがシフトレンジ切替装置に取り付けられた状態では、マニュアルシャフトがいずれのシフトレンジに対応する位置にあっても、出力軸は、付勢手段によって回転方向における正方向または逆方向に常に付勢されることとなる。これにより、出力軸とマニュアルシャフトとが所定の遊びをもって結合されていたとしても、マニュアルシャフトが自動変速機の各シフトレンジに対応する位置にある状態においては、出力軸とマニュアルシャフトとの間に生じる回転方向のガタを詰めることができる。その結果、自動変速機の各シフトレンジと、当該シフトレンジのそれぞれに対応すべき出力軸の回転角度とのずれを抑制することができる。したがって、回転式アクチュエータによる高精度なシフトレンジの切り替えが可能となる。
In the invention according to
また、本発明では、例えば、前記隣り合う特定の二つの位置のうちいずれか一方を、回転式アクチュエータをシフトレンジ切替装置に取り付ける際のマニュアルシャフトの位置として設定すれば、出力軸が前記基準位置で静止している回転式アクチュエータをシフトレンジ切替装置に取り付けるとき、出力軸をマニュアルシャフトに接続した後、回転式アクチュエータの本体を、付勢手段の付勢力に抗してわずかに回転させるだけで、シフトレンジ切替装置の取付箇所に合致させることができる。したがって、回転式アクチュエータのシフトレンジ切替装置への取り付けが容易になる。 In the present invention, for example, if any one of the two adjacent positions is set as the position of the manual shaft when the rotary actuator is attached to the shift range switching device, the output shaft is the reference position. When mounting a rotary actuator that is stationary in the shift range switching device, after connecting the output shaft to the manual shaft, the body of the rotary actuator can be rotated slightly against the biasing force of the biasing means. It is possible to match the mounting location of the shift range switching device. Therefore, it becomes easy to attach the rotary actuator to the shift range switching device.
請求項3に記載の発明では、付勢手段は、出力軸の径外側においてハウジングに固定される軸部材と、出力軸の径外方向の外壁に設けられ、出力軸とともに回転する外歯部材と、外歯部材に噛み合う外歯を有し、軸部材の軸線回りに回動可能に支持される回動部材と、回動部材を回動方向において正方向または逆方向に付勢可能な付勢部材とからなる。付勢部材は、回動部材を経由して出力軸を回転方向において正方向または逆方向へ付勢可能である。本発明では、付勢手段は、出力軸の径外側に位置している。そのため、例えば付勢手段を出力軸の軸方向側に配置する場合と比べ、回転式アクチュエータの軸方向の体格の増大を抑制することができる。また、本発明の上記構成によれば、上述した請求項1および2に記載の発明の効果と同様の効果を奏することができる。
In the invention according to
請求項4に記載の発明では、ハウジングは、軸部材の軸方向へ突出するハウジング側突出部を有している。回動部材は、軸部材の軸方向へ突出する回動部材側突出部を有している。付勢部材は、一端と他端との間にハウジング側突出部および回動部材側突出部を挟み込むようにして回動部材に設けられている。また、付勢部材は、出力軸が前記基準位置よりも正方向側に回転した位置にあるとき、一端または他端の一方がハウジング側突出部に係止され、一端または他端の他方が回動部材側突出部に係止され、回動部材を経由して出力軸を逆方向へ付勢する。一方、付勢部材は、出力軸が前記基準位置よりも逆方向側に回転した位置にあるとき、一端または他端の他方がハウジング側突出部に係止され、一端または他端の一方が回動部材側突出部に係止され、回動部材を経由して出力軸を正方向へ付勢する。本発明の上記構成によれば、上述した請求項1、2および3に記載の発明の効果と同様の効果を奏することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the housing has a housing-side protrusion that protrudes in the axial direction of the shaft member. The rotating member has a rotating member side protrusion that protrudes in the axial direction of the shaft member. The urging member is provided on the rotating member such that the housing side protruding portion and the rotating member side protruding portion are sandwiched between one end and the other end. In addition, when the output shaft is in a position rotated to the positive direction side from the reference position, one end or the other end of the biasing member is locked to the housing side protruding portion, and the other end of the one end or the other end rotates. Locked by the moving member-side protrusion, the output shaft is biased in the reverse direction via the rotating member. On the other hand, when the output shaft is at a position rotated in the direction opposite to the reference position, the urging member has one end or the other end locked to the housing-side protruding portion and one end or the other end rotated. Locked by the moving member-side protrusion, the output shaft is urged in the forward direction via the rotating member. According to the said structure of this invention, there can exist an effect similar to the effect of the invention of
請求項5に記載の発明では、回動部材とハウジングに固定される固定部材との相対的な回動角度を検出することで、自動変速機のシフトレンジを検出可能なシフトポジションセンサをさらに備えている。回動部材は出力軸の回転に連動して回動し、マニュアルシャフトも出力軸の回転に連動して回転する。すなわち、回動部材とマニュアルシャフトとは、出力軸を介して連動する。そのため、シフトポジションセンサは、回動部材の回動角度を検出することによって、当該回動角度に対応するマニュアルシャフトの回転方向の位置、すなわち自動変速機のシフトレンジを検出可能である。
The invention according to
回動部材とマニュアルシャフトとは出力軸を介して連動するため、回動部材と出力軸との間の回転方向のガタおよび出力軸とマニュアルシャフトとの間の回転方向のガタが、シフトポジションセンサによるシフトレンジの検出に誤差を生じさせるおそれがある。しかしながら、本発明では、付勢部材は、回動部材を経由して出力軸を回転方向において正方向または逆方向へ付勢可能である。これにより、出力軸とマニュアルシャフトとの間のガタに加え、回動部材と出力軸との間のガタも詰めることができる。そのため、シフトポジションセンサにより検出される検出値と実際のシフトレンジとの間の誤差を低減することができる。その結果、シフトポジションセンサによって高精度に自動変速機のシフトレンジを検出することができる。したがって、回転式アクチュエータによる高精度なシフトレンジの切り替えが可能となる。 Since the rotating member and the manual shaft are linked via the output shaft, the backlash in the rotational direction between the rotating member and the output shaft and the backlash in the rotational direction between the output shaft and the manual shaft are the shift position sensors. May cause an error in the detection of the shift range. However, in the present invention, the biasing member can bias the output shaft in the forward direction or the reverse direction in the rotational direction via the rotating member. Thereby, in addition to the play between the output shaft and the manual shaft, the play between the rotating member and the output shaft can also be packed. Therefore, an error between the detection value detected by the shift position sensor and the actual shift range can be reduced. As a result, the shift range of the automatic transmission can be detected with high accuracy by the shift position sensor. Therefore, it is possible to switch the shift range with high accuracy by the rotary actuator.
なお、回転式アクチュエータがシフトレンジ切替装置に取り付けられた状態において、出力軸が前記基準位置にあるとき、付勢部材から出力軸へ加わる付勢力は「0」となる。そのため、このとき、回動部材と出力軸との間、および出力軸とマニュアルシャフトとの間にガタが生じ、シフトポジションセンサにより検出される自動変速機のシフトレンジに誤差が生じる場合がある。しかしながら、出力軸が、自動変速機の各シフトレンジに対応するマニュアルシャフトの回転方向の複数の位置のうち隣り合う特定の二つの位置の間に、前記基準位置が対応するようマニュアルシャフトに結合されていれば、マニュアルシャフトが自動変速機の各シフトレンジのいずれかに対応する位置にある状態においては、出力軸は、付勢部材によって回転方向における正方向または逆方向に常に付勢される。これにより、回動部材と出力軸との間、および出力軸とマニュアルシャフトとの間のガタは詰められた状態となる。そのため、シフトポジションセンサにより検出される自動変速機のシフトレンジに誤差が生じる、といったことが低減される。 When the rotary actuator is attached to the shift range switching device and the output shaft is at the reference position, the biasing force applied from the biasing member to the output shaft is “0”. Therefore, at this time, backlash occurs between the rotating member and the output shaft, and between the output shaft and the manual shaft, and an error may occur in the shift range of the automatic transmission detected by the shift position sensor. However, the output shaft is coupled to the manual shaft so that the reference position corresponds between two specific positions adjacent to each other in the rotational direction of the manual shaft corresponding to each shift range of the automatic transmission. If so, in a state where the manual shaft is in a position corresponding to one of the shift ranges of the automatic transmission, the output shaft is always urged in the forward direction or the reverse direction in the rotational direction by the urging member. As a result, the play between the rotating member and the output shaft and between the output shaft and the manual shaft is in a packed state. Therefore, the occurrence of an error in the shift range of the automatic transmission detected by the shift position sensor is reduced.
また、本発明では、回動部材が出力軸の径外側に位置するため、シフトポジションセンサを出力軸の径外側に配置することができる。これにより、例えばシフトポジションセンサを出力軸の軸方向側に配置する場合と比べ、回転式アクチュエータの軸方向の体格の増大、あるいは回転式アクチュエータの搭載性の劣化を抑制することができる。 In the present invention, since the rotation member is located on the outer side of the output shaft, the shift position sensor can be arranged on the outer side of the output shaft. Thereby, compared with the case where a shift position sensor is arrange | positioned, for example to the axial direction side of an output shaft, the increase in the physique of the axial direction of a rotary actuator or the deterioration of the mounting property of a rotary actuator can be suppressed.
請求項6に記載の発明では、出力軸は、シフトレンジ切替装置のマニュアルシャフトにスプライン嵌合により結合可能である。本発明による回転式アクチュエータが、出力軸とマニュアルシャフトとをスプライン嵌合により結合した状態でシフトレンジ切替装置に取り付けられた場合、出力軸とマニュアルシャフトとの間には、回転方向のガタが生じ易くなる。しかしながら、本発明では、出力軸は、付勢手段によって回転方向において正方向または逆方向へ付勢される。これにより、出力軸とマニュアルシャフトとの間にガタが生じたとしても、このガタを詰めることができる。したがって、回転式アクチュエータによる高精度なシフトレンジの切り替えが可能となる。
In the invention described in
以下、本発明による回転式アクチュエータを図面に基づいて説明する。
(一実施形態)
自動車の自動変速機のシフトレンジ切替装置に取り付けられる回転式アクチュエータに本発明を適用した一実施形態を図1および図2に示す。回転式アクチュエータ10は、シフトバイワイヤシステムにおいて、シフトレンジ切替装置100を駆動するのに用いられる。シフトレンジ切換装置100は、マニュアルシャフト101が回転式アクチュエータ10により回転駆動されることによって、自動変速機のシフトレンジを切り替える。回転式アクチュエータ10は、電子制御ユニット(ECU)11によって回転が制御される。回転式アクチュエータ10は、図2に示すように、シフトレンジ切替装置100に取り付けられる。まず、シフトレンジ切替装置100について以下で説明する。
Hereinafter, a rotary actuator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(One embodiment)
1 and 2 show an embodiment in which the present invention is applied to a rotary actuator attached to a shift range switching device of an automatic transmission of an automobile. The
シフトレンジ切替装置100は、シフトレンジ切替機構110およびパーキング切替機構120を備えている。
シフトレンジ切替機構110は、マニュアルシャフト101、ディテントプレート102および油圧バルブボディ104等から構成されている。マニュアルシャフト101は、一方の端部が回転式アクチュエータ10の出力軸5にスプライン結合される(後述する)。ディテントプレート102は、マニュアルシャフト101から径外方向に延びる扇形状に形成され、マニュアルシャフト101と一体に回転する。ディテントプレート102には、マニュアルシャフト101と平行に突出するピン103が設けられている。ピン103は、油圧バルブボディ104に設けられるマニュアルスプール弁105の端部に係止されている。このため、マニュアルスプール弁105は、マニュアルシャフト101と一体で回転するディテントプレート102によって、軸方向へ往復移動する。マニュアルスプール弁105は、軸方向に往復移動することで、図示しない自動変速機の油圧クラッチへの油圧供給路を切り替える。この結果、油圧クラッチの係合状態が切り替わり、自動変速機のシフトレンジが変更される。
The shift
The shift
ディテントプレート102は、径方向の端部に凹部151、凹部152、凹部153および凹部154を有している。凹部151〜154は、例えば、それぞれ図示しない自動変速機のシフトレンジであるPレンジ、Rレンジ、Nレンジ、およびDレンジに対応している。板ばね106の先端に支持されているストッパ107が、ディテントプレート102の凹部151〜154のいずれかと噛み合うことにより、マニュアルスプール弁105の軸方向の位置が決定する。
The
回転式アクチュエータ10からマニュアルシャフト101を経由してディテントプレート102に回転力が加わると、ストッパ107は隣接する他の凹部(凹部151〜154のいずれか)へ移動する。これにより、マニュアルスプール弁105の軸方向の位置が変化する。
例えば、マニュアルシャフト101を図2の矢印Y方向から見て時計回り方向に回転させると、ディテントプレート102を介してピン103がマニュアルスプール弁105を油圧バルブボディ104の内部に押し込み、油圧バルブボディ104内の油路がD、N、R、Pの順に切り替えられる。これにより、自動変速機のシフトレンジがD、N、R、Pの順に切り替えられる。
When a rotational force is applied to the
For example, when the
一方、マニュアルシャフト101を反時計回り方向に回転させると、ピン103がマニュアルスプール弁105を油圧バルブボディ104から引き出し、油圧バルブボディ104内の油路がP、R、N、Dの順に切り替えられる。これにより、自動変速機のシフトレンジがP、R、N、Dの順に切り替えられる。
このように、回転式アクチュエータ10により回転駆動されるマニュアルシャフト101の回転角度、すなわち回転方向の所定の位置は、自動変速機の各シフトレンジに対応している。
On the other hand, when the
As described above, the rotation angle of the
パーキング切替機構120は、パークロッド121、パークポール123およびパーキングギア126等から構成されている。パークロッド121は、略L字型に形成され、一方の端部にディテントプレート102が接続されている。パークロッド121の他方の端部には、円錐部122が設けられている。ディテントプレート102の回転運動をパークロッド121が直線運動に変換することで、円錐部122は、軸方向へ往復移動する。円錐部122の側面には、パークポール123が当接している。そのため、パークロッド121が往復移動すると、パークポール123は軸部124を中心に回転駆動する。パークポール123の回転方向には突部125が設けられており、この突部125がパーキングギア126の歯車に噛み合うと、パーキングギア126の回転が規制される。これにより、図示しないドライブシャフトまたはディファレンシャルギア等を経由して駆動輪がロックする。一方、パークポール123の突部125がパーキングギア126の歯車から外れると、パーキングギア126は回転可能となり、駆動輪のロックは解除する。
The
次に、回転式アクチュエータ10について説明する。
回転式アクチュエータ10は、図1に示すように、ハウジング2、電動機3、減速機4、出力軸5および付勢手段6などを備えている。回転式アクチュエータ10は、シフトレンジ切替装置100のシフトレンジ切替機構110を駆動するサーボモータである。
Next, the
As shown in FIG. 1, the
減速機4は、電動機3の回転出力を減速して、出力軸5を介しシフトレンジ切替装置100のシフトレンジ切替機構110に伝達する。電動機3は、回転式アクチュエータ10に接続されたECU11によって回転が制御される(図2参照)。すなわち、シフトレンジ切替装置100は、ECU11によって電動機3の回転方向、回転数および回転角度等を制御することで、シフトレンジ切替機構110およびパーキング切替機構120を切替制御するものである。
The
ハウジング2は、フロントハウジング21とリヤハウジング22とから構成されている。本実施形態では、フロントハウジング21は金属により形成され、リヤハウジング22は樹脂により形成されている。フロントハウジング21とリヤハウジング22とは、ボルト23により固定されている。フロントハウジング21とリヤハウジング22とにより形成されるハウジング2の内部空間に、電動機3および減速機4等が収容されている。
The
電動機3は、永久磁石を用いることなく駆動力を発生するブラシレスのSRモータ(スイッチトリラクタンスモータ)である。電動機3は、ステータ31およびロータ35を備えている。ステータ31は、略円環状に形成され、リヤハウジング22にインサート成形された金属製の固定プレート24に圧入されることにより、リヤハウジング22に回転不能に固定されている。
The
ステータ31は、ステータコア32およびコイル33から構成されている。ステータコア32は、金属の薄板を板厚方向に複数積層することによって形成されている。ステータコア32には、径内方向へ向けて所定の角度毎(例えば30度毎)に突設された複数のステータティースが設けられている。各ステータティースのそれぞれに、ステータティースに磁力を発生させるコイル33が設けられている。コイル33は、ECU11によって通電制御される。
The
ロータ35は、ステータ31の径内側に設けられている。ロータ35は、ロータ軸36およびロータコア37から構成されている。ロータ軸36は、一方の端部をフロントベアリング12に、他方の端部をリヤベアリング13によって回転可能に支持されている。これにより、ロータ35は、ハウジング2およびステータ31に対し相対的に回転可能である。
The
なお、フロントベアリング12は、後述する減速機4の出力軸5の内周に嵌合固定されている。出力軸5は、フロントハウジング21の内周に設けられたメタルベアリング14によって回転可能に支持されている。すなわち、ロータ軸36の一方の端部は、フロントベアリング12、出力軸5およびメタルベアリング14を介してフロントハウジング21に回転可能に支持されている。ロータ軸36の他方の端部は、リヤハウジング22の固定プレート24に圧入固定されたリヤベアリング13によって回転可能に支持されている。
The
ロータコア37は、金属の薄板を板厚方向に複数積層することによって形成され、ロータ軸36に圧入固定されている。ロータコア37には、径外側のステータコア32に向けて所定の角度毎(例えば45度毎)に突設された複数のロータティースが設けられている。
ECU11から出力された駆動信号に基づいて、各コイル33の通電位置および通電方向を順次切り替えると、ロータティースを磁気吸引するステータティースが順次切り替わり、ロータ35は一方または他方へ回転する。このように、各コイル33への通電を切り替え、各コイル33に生じる磁力を制御することで、ロータ35を任意の方向へ回転させることができる。
The
When the energization position and energization direction of each
減速機4は、サンギア41、リングギア42および出力軸5等を備えている。減速機4は、いわゆる遊星歯車装置の一種である。上述したロータ軸36は、ロータコア37の軸方向の出力軸5側に、偏心部38を有している。偏心部38は、ロータ軸36の回転中心に対して偏心回転する。
サンギア41は、略円盤状に形成されている。サンギア41は、ベアリング15を介して偏心部38に相対回転可能に支持されている。そのため、サンギア41は、ロータ軸36に対して偏心回転する。サンギア41は、外周に外歯を有している。
The
The
リングギア42は、略円環状に形成されている。リングギア42は、フロントハウジング21に圧入固定されている。リングギア42は、内周にサンギア41の外歯に噛み合い可能な内歯を有している。これにより、サンギア41は、ロータ軸36に対して偏心回転するとき、リングギア42の内歯にサンギア41の外歯を順に噛み合わせることでロータ軸36の回転方向とは反対方向に自転する。サンギア41とリングギア42との歯数により、サンギア41の自転速度は、ロータ軸36の回転速度を例えば60分の1に減速したものとなる。
The
出力軸5は、サンギア41の反ロータコア37側に位置する略円環状のフランジ51を有している。フランジ51には、同一円周上に複数のピン孔52が形成されている。サンギア41には、フランジ51側へ突出する複数のピン43が形成されている。この複数のピン43は、それぞれ出力軸5のピン孔52に遊嵌する。サンギア41が自転すると、ピン43から出力軸5のピン孔52の内壁に動力が伝達される。これにより、サンギア41の自転成分が出力軸5に伝達される。
The
出力軸5は、電動機3の回転出力をシフトレンジ切替装置100のマニュアルシャフト101に伝達するようマニュアルシャフト101に結合可能である。具体的には、出力軸5の反フランジ51側端部には、マニュアルシャフト101を差し込み可能な結合穴53が形成されている。出力軸5の結合穴53の内壁には、軸方向へ延びる複数のスプライン溝54が形成されている。一方、マニュアルシャフト101の端部外壁には、スプライン溝54に嵌合可能な複数のスプライン歯が形成されている。そのため、結合穴53にマニュアルシャフト101を差し込むことで出力軸5とマニュアルシャフト101とを接続すれば、出力軸5とマニュアルシャフト101とはスプライン嵌合により結合される。これにより、回転式アクチュエータ10は、シフトレンジ切替装置100のマニュアルシャフト101を回転駆動することができる。
The
上述した回転式アクチュエータ10には、リヤハウジング22のロータコア37側にエンコーダ16が搭載されている。エンコーダ16は、ロータ35と一体に回転する磁石17と、リヤハウジング22において磁石17と対向配置されて磁石17における磁束発生部の通過を検出する磁気検出用のホールIC18とにより構成されている。ホールIC18は、リヤハウジング22に固定された基板19に支持されている。ホールIC18は、例えば、磁石17の多極着磁の磁束を検出する回転角度検出用ホールIC、およびコイル33の各相の通電が一巡する毎に発生する磁束を検出するインデックス信号用ホールIC等からなる。上記構成により、エンコーダ16は、ロータ35の回転角度を検出可能である。エンコーダ16によってロータ35の回転角度を検出することにより、電動機3を、脱調させることなく高速運転することができる。
In the
電動機3の通電制御を行うECU11は、制御処理、演算処理等を行うCPU、各種プログラムおよびデータを保存する記憶手段(ROM、RAM、SRAM、EEPROM等)、入力回路、出力回路、電源回路等で構成されたマイクロコンピュータを搭載している。ECU11は、演算結果に基づいて各コイル33の通電制御を行う。
The
ECU11には、乗員によって操作される図示しないシフトレンジ操作手段とECU11が認識するシフトレンジ位置とが一致するように電動機3を制御する「通常制御手段」、エンコーダ16の出力からロータ35の回転速度、回転数、回転角度を把握する「ロータ読取手段」など、種々の制御プログラムが格納されている。
The
次に、付勢手段6について説明する。
付勢手段6は、図3に示すように、軸部材61、外歯部材62、回動部材63および付勢部材64等により構成されている。
軸部材61は、例えば金属により略円柱状に形成されている。軸部材61は、出力軸5の径外側において、軸を出力軸5の軸と略平行にして設けられている。軸部材61は、一方の端部がフロントハウジング21に圧入固定されている。これにより、軸部材61は、フロントハウジング21に対して相対回転不能である。
Next, the biasing means 6 will be described.
As shown in FIG. 3, the urging means 6 includes a
The
外歯部材62は、例えば金属により略円環状に形成されている。外歯部材62は、出力軸5の径外方向の外壁に嵌合している。これにより、外歯部材62は、出力軸5とともに回転する。外歯部材62は、外周縁に外歯621を有している。
回動部材63は、例えば樹脂により形成されている。回動部材63は、略円筒状の筒部631、および筒部631の一方の端部から径外方向へ略円環状に拡がって形成される円環部632等からなる。回動部材63は、円環部632の外周縁の一部に、外歯部材62の外歯621に噛み合う外歯633を有している。筒部631の内壁と軸部材61の他方の端部外壁との間には、ベアリング634が設けられている。これにより、回動部材63は、ベアリング634を介して軸部材61に回動可能に支持されている。
The
The rotating
付勢部材64は、ねじりコイルばねの一種である。付勢部材64は、例えば金属からなる線材をコイル状に巻くことにより形成され、両端部(端部641、端部642)がそれぞれ径外側へ向けて折り曲げられている。
フロントハウジング21は、軸部材61の軸方向へ突出して形成されるハウジング側突出部25を有している。また、回動部材63は、円環部632から軸部材61の軸方向へ突出して形成される回動部材側突出部635を有している(図1参照)。回動部材側突出部635は、軸部材61を挟んで外歯633の反対側に形成されている。なお、回動部材側突出部635と筒部631との間には、付勢部材64を形成する線材の幅よりやや大きな幅の隙間636が形成されている。
The biasing
The
付勢部材64は、筒部631の外周に配置され、端部641と端部642との間にハウジング側突出部25および回動部材側突出部635を挟み込むようにして回動部材63に設けられている。また、付勢部材64は、周方向の一部が隙間636に入り込んだ状態で回動部材63に設けられている。そのため、付勢部材64は、回動部材63に対して位置が安定するとともに回動部材63からの脱落が抑制されている。
The urging
ここで、出力軸5が図3に示す位置にあるとき、すなわちハウジング側突出部25および回動部材側突出部635が出力軸5の軸と軸部材61の軸とを通る直線L上にあるときの、フロントハウジング21に対する出力軸5の回転方向の位置を「基準位置」とする。また、以後の説明のために、図3において、直線Lに重なる出力軸5上の1点をd1とし、出力軸5の回転方向に関し紙面に向かって時計回り方向を「正方向」、反時計回り方向を「逆方向」とする。なお、前記「正方向」は、図1においては矢印X方向から見て時計回り方向、図2においては矢印Y方向から見て反時計回り方向に対応する。また、前記「逆方向」は、図1においては矢印X方向から見て反時計回り方向、図2においては矢印Y方向から見て時計回り方向に対応する。
Here, when the
上述したように、回動部材63は、出力軸5に設けられた外歯部材62の外歯621に噛み合う外歯633を有している。そのため、図4(A)に示すように、出力軸5上の点d1が直線Lから離れるようにして出力軸5が基準位置から正方向へ回転すると、回動部材63は、軸部材61の軸を中心にして反時計回り方向へ回動する。回動部材63が反時計回り方向へ回動するとき、付勢部材64の端部642はハウジング側突出部25に係止され、端部641は回動部材側突出部635に係止されている。この状態において、付勢部材64は、端部641と端部642とが互いに近づく方向の弾性力を有している。そのため、回動部材側突出部635に係止されている付勢部材64の端部641は、回動部材63を時計回り方向へ付勢する。これにより、外歯621は、回動部材63の外歯633から力f1を受ける。その結果、出力軸5は、逆方向へ付勢される。
As described above, the rotating
一方、図4(B)に示すように、出力軸5上の点d1が直線Lから離れるようにして出力軸5が基準位置から逆方向へ回転すると、回動部材63は、軸部材61の軸を中心にして時計回り方向へ回動する。回動部材63が時計回り方向へ回動するとき、付勢部材64の端部641はハウジング側突出部25に係止され、端部642は回動部材側突出部635に係止されている。この状態においても、付勢部材64は、端部641と端部642とが互いに近づく方向の弾性力を有している。そのため、回動部材側突出部635に係止されている付勢部材64の端部642は、回動部材63を反時計回り方向へ付勢する。これにより、外歯621は、回動部材63の外歯633から力f2を受ける。その結果、出力軸5は、正方向へ付勢される。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the
このように、付勢部材64は、出力軸5が基準位置よりも正方向側に回転した位置にあるとき、端部642がハウジング側突出部25に係止され、端部641が回動部材側突出部635に係止され、回動部材63を経由して出力軸5を逆方向へ付勢する。一方、付勢部材64は、出力軸5が基準位置よりも逆方向側に回転した位置にあるとき、端部641がハウジング側突出部25に係止され、端部642が回動部材側突出部635に係止され、回動部材63を経由して出力軸5を正方向へ付勢する。
As described above, when the
本実施形態では、図1に示すように、回動部材63の近傍にシフトポジションセンサ7が設けられている。シフトポジションセンサ7は、センサカバー71、固定部材72および永久磁石73等から構成されている。シフトポジションセンサ7は、回動部材63と固定部材72との相対的な回動角度を非接触で検出する非接触回転角度センサである。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a
センサカバー71は、回動部材63を覆うようにしてフロントハウジング21の反リヤハウジング22側に取り付けられている。固定部材72は、略円柱状に形成されている。固定部材72は、一方の端部が回動部材63の筒部631の内側に位置し、他方の端部がセンサカバー71に固定されている。すなわち、固定部材72は、センサカバー71を介してフロントハウジング21に固定されている。
The
永久磁石73は、回動部材63の筒部631の内壁に取り付けられている。固定部材72の内部には、図示しない磁気検出素子(例えばホールIC)が設けられている。回動部材63が回動することにより永久磁石73が回動すると、固定部材72内部の磁気検出素子に付与される磁束密度が変化する。磁気検出素子は、付与される磁束密度の変化に応じた電圧を、コネクタ74を通じてECU11へ出力する。これにより、ECU11は、磁気検出素子から出力された電圧値に基づいて、回動部材63と固定部材72(フロントハウジング21)との相対的な回動角度を検出することができる。シフトポジションセンサ7およびECU11による自動変速機のシフトレンジの検出については後に詳述する。
The
次に、回転式アクチュエータ10のシフトレンジ切替装置100への取り付けについて、図2を用いて説明する。
本実施形態では、回転式アクチュエータ10は、マニュアルシャフト101の回転方向の位置が、自動変速機のNレンジに対応する位置にある状態で、シフトレンジ切替装置100に取り付けられる。すなわち、回転式アクチュエータ10がシフトレンジ切替装置100に取り付けられるとき、板ばね106のストッパ107は、ディテントプレート102の凹部151〜154のうち、自動変速機のNレンジに対応する凹部153に噛み合った状態である。回転式アクチュエータ10のシフトレンジ切替装置100への取り付けでは、上記状態のマニュアルシャフト101に回転式アクチュエータ10の出力軸5が接続される。なお、回転式アクチュエータ10をシフトレンジ切替装置100に取り付ける前の時点においては、出力軸5は、付勢手段6の作用によって上述の基準位置で静止した状態である。
Next, attachment of the
In the present embodiment, the
(結合工程)
回転式アクチュエータ10のシフトレンジ切替装置100への取り付けに際し、まず、出力軸5とマニュアルシャフト101とをスプライン嵌合により結合する。具体的には、マニュアルシャフト101の端部外壁に形成されているスプライン歯を、出力軸5の結合穴53の内壁に形成されているスプライン溝54に合わせながら、マニュアルシャフト101を出力軸5の結合穴53に差し込む。これにより、マニュアルシャフト101と出力軸5とがスプライン嵌合により結合される。このとき、出力軸5は、特定のスプライン溝54をマニュアルシャフト101の特定のスプライン歯に対応させて、マニュアルシャフト101に結合される。
(Joining process)
When the
本実施形態では、回転式アクチュエータ10がシフトレンジ切替装置100に取り付けられた状態における出力軸5の基準位置が、自動変速機の各シフトレンジ(Pレンジ、Rレンジ、Nレンジ、Dレンジ)に対応するマニュアルシャフト101の回転方向の複数の位置のうち隣り合う特定の二つの位置(例えば、Rレンジに対応する位置およびNレンジに対応する位置)の略中間の位置に対応するように、出力軸5のマニュアルシャフト101に対する結合位置(スプライン溝54とスプライン歯との対応位置)が設定されている。
In this embodiment, the reference position of the
(本体回転工程)
続いて、回転式アクチュエータ10の本体(ハウジング2)を、回転させることでシフトレンジ切替装置100の取付箇所に合致させる。具体的には、上記結合工程で出力軸5をマニュアルシャフト101に結合した後、回転式アクチュエータ10の本体を付勢手段6の付勢力に抗して、例えば図2の矢印Y方向から見て時計回り方向へ回転させる。これにより、回転式アクチュエータ10のボルト穴(図示しない)とシフトレンジ切替装置100の外郭に形成されたボルト穴130とを合致させる。
(Main body rotation process)
Subsequently, the main body (housing 2) of the
(固定工程)
続いて、回転式アクチュエータ10のボルト穴およびシフトレンジ切替装置100のボルト穴130にボルトを通すことによって、回転式アクチュエータ10をシフトレンジ切替装置100に固定する。なお、回転式アクチュエータ10がシフトレンジ切替装置100に固定された時点においては、出力軸5は、ハウジング2に対し基準位置から正方向側へ回転した位置にある。
回転式アクチュエータ10は、以上の工程を経ることによりシフトレンジ切替装置100に取り付けられる。
(Fixing process)
Subsequently, the
The
次に、前記本体回転工程における、回転式アクチュエータ10本体の回転量について説明する。
図5(A)は、出力軸5の回転角度と出力軸5が付勢手段6から受ける付勢力との関係を実線で示したものである。図5(A)に示す「基準位置」は、図3における出力軸5の位置、すなわち出力軸5上の点d1が直線Lに重なるときの出力軸5の位置に対応している。
Next, the rotation amount of the main body of the
FIG. 5A shows the relationship between the rotation angle of the
出力軸5が基準位置よりも正方向側に回転した位置にあるとき(図4(A)参照)、出力軸5は、付勢手段6から、逆方向側へ向かう付勢力を受ける。このときの付勢力の大きさを、図5(A)では縦軸の「+」側に示している。一方、出力軸5が基準位置よりも逆方向側に回転した位置にあるとき(図4(B)参照)、出力軸5は、付勢手段6から、正方向側へ向かう付勢力を受ける。このときの付勢力の大きさを、図5(A)では縦軸の「−」側に示している。
When the
図5(A)では、出力軸5が基準位置から離れた位置にあるほど、出力軸5が付勢手段6から受ける付勢力は大きいことを示している。また、出力軸5が基準位置近傍の位置にあるとき、出力軸5が付勢手段6から受ける付勢力は「0」であることを示している。そのため、回転式アクチュエータ10をシフトレンジ切替装置100に取り付ける前の時点においては、出力軸5は、付勢手段6の作用によって基準位置で静止した状態となる。
FIG. 5A shows that the urging force that the
本実施形態では、上述したように、回転式アクチュエータ10がシフトレンジ切替装置100に取り付けられた状態における出力軸5の基準位置が、自動変速機のシフトレンジに対応するマニュアルシャフト101の回転方向の特定の二つの位置(Rレンジに対応する位置およびNレンジに対応する位置)の略中間の位置に対応するように、出力軸5のマニュアルシャフト101に対する結合位置が設定されている。よって、回転式アクチュエータ10がシフトレンジ切替装置100に取り付けられた状態における、出力軸5の基準位置と出力軸5の回転角度に対応する自動変速機のシフトレンジ(Pレンジ、Rレンジ、Nレンジ、Dレンジ)との関係は、図5(A)の横軸に示すごとくとなる。
In the present embodiment, as described above, the reference position of the
上述したように、本実施形態では、回転式アクチュエータ10は、マニュアルシャフト101の回転方向の位置が、自動変速機のNレンジに対応する位置にある状態で、シフトレンジ切替装置100に取り付けられる。よって、前記本体回転工程では、回転式アクチュエータ10本体に対する出力軸5の回転方向の位置を、Nレンジに対応する位置に合わせるように、回転式アクチュエータ10本体を回転させる必要がある。このときの回転式アクチュエータ10本体の回転量は、出力軸5が基準位置からNレンジに対応する位置まで回転するときの回転量(図5(A)の矢印r1の長さ)と等しい。
As described above, in the present embodiment, the
ここで、出力軸が一方の回転方向に付勢される回転式アクチュエータ(比較例)をシフトレンジ切替装置に取り付ける場合を考える。図5(B)は、比較例の回転式アクチュエータの出力軸の回転角度と出力軸が受ける付勢力との関係を一点鎖線で示したものである。比較例の回転式アクチュエータをシフトレンジ切替装置に取り付ける前の時点においては、出力軸は一方向に回転しきっている状態で静止している。このときの出力軸の位置(静止位置)を図5(B)の横軸に示す。また、比較例の回転式アクチュエータがシフトレンジ切替装置に取り付けられた状態における、出力軸の回転角度に対応する自動変速機のシフトレンジ(Pレンジ、Rレンジ、Nレンジ、Dレンジ)を、図5(B)の横軸に示す。比較例の回転式アクチュエータをシフトレンジ切替装置に取り付ける場合、本体回転工程における回転式アクチュエータ本体の回転量は、出力軸が静止位置からNレンジに対応する位置まで回転するときの回転量(図5(B)の矢印r2の長さ)と等しい。 Here, consider a case where a rotary actuator (comparative example) in which the output shaft is urged in one rotation direction is attached to the shift range switching device. FIG. 5B shows the relationship between the rotation angle of the output shaft of the rotary actuator of the comparative example and the urging force received by the output shaft with a one-dot chain line. Before the rotary actuator of the comparative example is attached to the shift range switching device, the output shaft is stationary in a state where it is fully rotated in one direction. The position (stationary position) of the output shaft at this time is shown on the horizontal axis of FIG. Further, the shift range (P range, R range, N range, D range) of the automatic transmission corresponding to the rotation angle of the output shaft in a state where the rotary actuator of the comparative example is attached to the shift range switching device is shown in FIG. It is shown on the horizontal axis of 5 (B). When the rotary actuator of the comparative example is attached to the shift range switching device, the rotation amount of the rotary actuator main body in the main body rotation process is the rotation amount when the output shaft rotates from the stationary position to the position corresponding to the N range (FIG. 5). (Length of arrow r2 in (B)).
上述した矢印r1の長さは、矢印r2の長さよりも短い。このことから、本実施形態の回転式アクチュエータ10は、比較例の回転式アクチュエータに比べて、本体回転工程での本体の回転量が少なくてすむことがわかる。比較例の回転式アクチュエータの場合、本体回転工程での回転式アクチュエータ本体の回転量が多いため、回転式アクチュエータが周囲の他部材等に干渉し、回転式アクチュエータ本体を回転させることが困難または不能となるおそれがある。一方、本実施形態による回転式アクチュエータ10の場合、本体回転工程での回転式アクチュエータ10本体の回転量は少ないため、回転式アクチュエータ10の周囲の他部材等への干渉が低減される。
The length of the arrow r1 described above is shorter than the length of the arrow r2. From this, it can be seen that the
次に、シフトポジションセンサ7およびECU11による自動変速機のシフトレンジの検出について説明する。
上述したように、ECU11は、シフトポジションセンサ7から出力される電圧値に基づき、当該電圧値に対応する回動部材63と固定部材72(ハウジング2)との相対的な回動角度を検出することができる。
回転式アクチュエータ10がシフトレンジ切替装置100に取り付けられた状態では、出力軸5とマニュアルシャフト101とは結合されているため、回動部材63とマニュアルシャフト101とは、出力軸5を介して連動する。そのため、回動部材63の回動角度は、マニュアルシャフト101の回転角度に対応する。
Next, detection of the shift range of the automatic transmission by the
As described above, the
When the
本実施形態では、回転式アクチュエータ10をシフトレンジ切替装置100に取り付けた後、自動変速機のシフトレンジ検出のための学習を行う。具体的には、例えば、ECU11は、回転式アクチュエータ10によって自動変速機のシフトレンジをPレンジ、Rレンジ、Nレンジ、Dレンジの順に切り替えていき、このとき(マニュアルシャフト101のディテントプレート102の各凹部151〜154のいずれかにストッパ107が噛み合っているとき)のシフトレンジとシフトポジションセンサ7による検出値(出力電圧値:回動部材63の回動角度)との対応を記憶手段に記憶する。このようにして、ECU11は、シフトレンジと回動部材63の回動角度との対応付け、すなわち学習を行う。これにより、ECU11は、学習時に記憶手段に記憶した値を参照することで、シフトポジションセンサ7からの出力電圧値がある範囲にあるときの当該出力電圧値に対応する自動変速機のシフトレンジを判定することができる。すなわち、ECU11は、シフトポジションセンサ7により検出された回動部材63の回動角度に基づいて、自動変速機のシフトレンジ(マニュアルシャフト101の回転方向の位置)を検出可能である。
In this embodiment, after the
図6は、マニュアルシャフト101の回転角度とシフトポジションセンサ7から出力される電圧との関係を示したものである。
本実施形態では、出力軸5が基準位置にあるとき、付勢部材64から出力軸5へ加わる付勢力は「0」となる。そのため、このとき、回動部材63と出力軸5との間および出力軸5とマニュアルシャフト101との間には回転方向にガタが生じる。このガタにより、マニュアルシャフト101が出力軸5の基準位置近傍に対応する位置にあるとき、シフトポジションセンサ7から出力される電圧は不安定になる。一方、マニュアルシャフト101が出力軸5の基準位置近傍に対応する位置以外にあるときは、前記ガタは付勢部材64によって詰められた状態となるため、シフトポジションセンサ7からは安定した電圧の出力を得ることができる。
FIG. 6 shows the relationship between the rotation angle of the
In the present embodiment, when the
シフトポジションセンサ7から出力される電圧が不安定になるときのマニュアルシャフト101の回転角度の範囲を「不安定範囲」とすると、「不安定範囲」は図6に示すとおりである。この「不安定範囲」が、例えば、マニュアルシャフト101の回転角度のうち、自動変速機のシフトレンジを判定する範囲(「レンジ判定範囲」)に重なっている場合、シフトポジションセンサ7によるシフトレンジの検出に誤差が生じるおそれがある。
Assuming that the range of the rotation angle of the
しかしながら、本実施形態では、上述したように、回転式アクチュエータ10がシフトレンジ切替装置100に取り付けられた状態における出力軸5の基準位置が、自動変速機のシフトレンジに対応するマニュアルシャフト101の回転方向の特定の二つの位置(Rレンジに対応する位置およびNレンジに対応する位置)の略中間の位置に対応するように、出力軸5のマニュアルシャフト101に対する結合位置が設定されている。そのため、前記「不安定範囲」は、マニュアルシャフト101の「Rレンジに対応する位置」および「Nレンジに対応する位置」の略中間の位置近傍となり、前記「レンジ判定範囲」には重ならない(図6参照)。
However, in this embodiment, as described above, the reference position of the
このように、本実施形態ではマニュアルシャフト101の回転方向に「不安定範囲」が生じるが、出力軸5とマニュアルシャフト101との結合位置を工夫することにより、「不安定範囲」と「レンジ判定範囲」とが重ならないようにしている。これにより、上述の「自動変速機のシフトレンジ検出のための学習」を精度良く行うことができ、シフトポジションセンサ7によって高精度に自動変速機のシフトレンジを検出することができる。
As described above, in this embodiment, an “unstable range” occurs in the rotation direction of the
以上説明したように、本実施形態による回転式アクチュエータ10では、付勢手段6は、出力軸5が基準位置よりも正方向側に回転した位置にあるとき、出力軸5を逆方向へ付勢する。一方、付勢手段6は、出力軸5が基準位置よりも逆方向側に回転した位置にあるとき、出力軸5を正方向へ付勢する。
具体的には、付勢手段6は、出力軸5の径外側においてハウジング2に固定される軸部材61と、出力軸5の径外方向の外壁に設けられ、出力軸5とともに回転する外歯部材62と、外歯部材62に噛み合う外歯を有し、軸部材5の軸線回りに回動可能に支持される回動部材63と、回動部材63を回動方向において正方向または逆方向に付勢可能な付勢部材64とからなる。また、ハウジング2は、軸部材61の軸方向へ突出するハウジング側突出部25を有している。回動部材63は、軸部材61の軸方向へ突出する回動部材側突出部635を有している。付勢部材64は、端部641と端部642との間にハウジング側突出部25および回動部材側突出部635を挟み込むようにして回動部材63に設けられている。
As described above, in the
Specifically, the urging means 6 includes a
付勢部材64は、出力軸5が基準位置よりも正方向側に回転した位置にあるとき、端部642がハウジング側突出部25に係止され、端部641が回動部材側突出部635に係止され、回動部材63を経由して出力軸5を逆方向へ付勢する。一方、付勢部材64は、出力軸5が基準位置よりも逆方向側に回転した位置にあるとき、端部641がハウジング側突出部25に係止され、端部642が回動部材側突出部635に係止され、回動部材63を経由して出力軸5を正方向へ付勢する。この構成により、出力軸5は、基準位置とは異なる位置にあるとき、付勢手段6によって回転方向における正方向または逆方向に常に付勢される。そのため、出力軸5とシフトレンジ切換装置100のマニュアルシャフト101とがスプライン嵌合により所定の遊びをもって結合されていても、出力軸5とマニュアルシャフト101との間に生じる回転方向のガタを詰めることができる。したがって、回転式アクチュエータ10による高精度なシフトレンジの切り替えが可能となる。
When the
また、本実施形態では、出力軸5の基準位置は、出力軸5がマニュアルシャフト101に結合された状態でシフトレンジ切替装置100に取り付けられたとき、自動変速機の各シフトレンジに対応するマニュアルシャフト101の回転方向の複数の位置のうち隣り合う特定の二つの位置の間に対応する。そのため、回転式アクチュエータ10がシフトレンジ切替装置100に取り付けられた状態では、マニュアルシャフト101がいずれのシフトレンジに対応する位置にあっても、出力軸5は、付勢手段6によって回転方向における正方向または逆方向に常に付勢されることとなる。これにより、マニュアルシャフト101が自動変速機の各シフトレンジに対応する位置にある状態においては、出力軸5とマニュアルシャフト101との間に生じる回転方向のガタを詰めることができる。その結果、自動変速機の各シフトレンジと、当該シフトレンジのそれぞれに対応すべき出力軸5の回転角度とのずれを抑制することができる。したがって、回転式アクチュエータ10による高精度なシフトレンジの切り替えが可能となる。
In the present embodiment, the reference position of the
また、本実施形態では、例えば、前記隣り合う特定の二つの位置のうちいずれか一方を、回転式アクチュエータ10をシフトレンジ切替装置100に取り付ける際のマニュアルシャフト101の位置として設定すれば、出力軸5が基準位置で静止している回転式アクチュエータ10をシフトレンジ切替装置100に取り付けるとき、出力軸5をマニュアルシャフト101に接続した後、回転式アクチュエータ10の本体を、付勢手段6の付勢力に抗してわずかに回転させるだけで、シフトレンジ切替装置100の取付箇所に合致させることができる。これにより、回転式アクチュエータ10の周囲に他部材またはシフトレンジ切替装置100からの突出部等が位置している場合でも、回転式アクチュエータ10の本体は、取り付け時の回転に際し他部材または突出部等への干渉が低減される。したがって、回転式アクチュエータ10のシフトレンジ切替装置100への取り付けが容易になる。
In the present embodiment, for example, if any one of the two adjacent positions is set as the position of the
また、本実施形態では、回転式アクチュエータ10は、回動部材63とハウジング2に固定される固定部材72との相対的な回動角度を検出することで、自動変速機のシフトレンジを検出可能なシフトポジションセンサ7を備えている。シフトポジションセンサ7は、回動部材63の回動角度を検出することによって、当該回動角度に対応するマニュアルシャフト101の回転方向の位置、すなわち自動変速機のシフトレンジを検出可能である。本実施形態では、付勢部材6は、回動部材63を経由して出力軸5を回転方向において正方向または逆方向へ付勢可能である。これにより、出力軸5とマニュアルシャフト101との間のガタに加え、回動部材63と出力軸5との間のガタも詰めることができる。そのため、シフトポジションセンサ7により検出される検出値と実際のシフトレンジとの間の誤差を低減することができる。その結果、シフトポジションセンサ7によって高精度に自動変速機のシフトレンジを検出することができる。したがって、回転式アクチュエータ10による高精度なシフトレンジの切り替えが可能となる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、付勢手段6は、出力軸5の径外側に位置している。そのため、例えば付勢手段を出力軸の軸方向側に配置する場合と比べ、回転式アクチュエータの軸方向の体格の増大を抑制することができる。また、シフトポジションセンサ7は、付勢手段6の近傍に設けられているため、例えばシフトポジションセンサを出力軸の軸方向側に配置する場合と比べ、回転式アクチュエータの軸方向の体格の増大、あるいは回転式アクチュエータの搭載性の劣化を抑制することができる。
In the present embodiment, the urging means 6 is located outside the diameter of the
(他の実施形態)
本発明の他の実施形態では、回動部材を設けず、例えば出力軸の軸方向に、出力軸が基準位置よりも正方向側に回転した位置にあるとき、出力軸を逆方向へ付勢し、出力軸が基準位置よりも逆方向側に回転した位置にあるとき、出力軸を正方向へ付勢する付勢手段を設けることとしてもよい。このような構成によっても、出力軸とマニュアルシャフトとの間に生じるガタを詰めることができるので、上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。
(Other embodiments)
In another embodiment of the present invention, the rotating member is not provided, and the output shaft is biased in the reverse direction when, for example, the output shaft is in a position rotated more forward than the reference position in the axial direction of the output shaft. Then, when the output shaft is at a position rotated in the opposite direction side relative to the reference position, an urging means for urging the output shaft in the forward direction may be provided. Even with such a configuration, the backlash generated between the output shaft and the manual shaft can be reduced, so that the same effect as in the above-described embodiment can be obtained.
また、本発明の他の実施形態では、上述した付勢部材の代わりに、例えばゴムやコイルスプリングなどの伸縮性を有する部材を設け、当該部材でハウジングと回動部材とを接続することとしてもよい。このような構成によっても、出力軸を回転方向において正方向または逆方向へ付勢可能なので、上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。 In another embodiment of the present invention, instead of the biasing member described above, a member having elasticity such as rubber or a coil spring may be provided, and the housing and the rotating member may be connected by the member. Good. Even with such a configuration, the output shaft can be urged in the forward direction or the reverse direction in the rotation direction, so that the same effect as in the above-described embodiment can be obtained.
また、本発明の他の実施形態では、シフトポジションセンサを設けない構成としてもよい。
上述の実施形態では、回転式アクチュエータの出力軸とシフトレンジ切換装置のマニュアルシャフトとをスプライン嵌合により結合する例を示した。本発明の他の実施形態では、出力軸の結合穴の断面形状およびマニュアルシャフトの差し込み側端部の断面形状を非円形(例えば、四角形、D字形など)に形成し、出力軸とマニュアルシャフトとを結合することとしてもよい。
In another embodiment of the present invention, the shift position sensor may not be provided.
In the above-described embodiment, the example in which the output shaft of the rotary actuator and the manual shaft of the shift range switching device are coupled by spline fitting has been described. In another embodiment of the present invention, the cross-sectional shape of the coupling hole of the output shaft and the cross-sectional shape of the end portion on the insertion side of the manual shaft are formed in a non-circular shape (for example, square, D-shaped, etc.) May be combined.
このように、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。 Thus, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the invention.
2:ハウジング、3:電動機、5:出力軸、6:付勢手段、10:回転式アクチュエータ、100:シフトレンジ切替装置、101:マニュアルシャフト 2: housing, 3: electric motor, 5: output shaft, 6: biasing means, 10: rotary actuator, 100: shift range switching device, 101: manual shaft
Claims (6)
電動機と、
前記電動機を収容するハウジングと、
前記ハウジングに回転可能に支持され、前記電動機の回転出力を前記マニュアルシャフトに伝達するよう前記マニュアルシャフトに結合可能な出力軸と、
前記出力軸を回転方向において正方向または逆方向へ付勢可能な付勢手段と、を備え、
前記ハウジングに対する前記出力軸の回転方向の所定の位置を基準位置とすると、
前記付勢手段は、
前記出力軸が前記基準位置よりも正方向側に回転した位置にあるとき、前記出力軸を逆方向へ付勢し、
前記出力軸が前記基準位置よりも逆方向側に回転した位置にあるとき、前記出力軸を正方向へ付勢することを特徴とする回転式アクチュエータ。 A rotary actuator that rotationally drives a manual shaft of a shift range switching device that switches a shift range of an automatic transmission,
An electric motor,
A housing for housing the electric motor;
An output shaft that is rotatably supported by the housing and can be coupled to the manual shaft to transmit a rotational output of the electric motor to the manual shaft;
Urging means capable of urging the output shaft in the forward direction or the reverse direction in the rotation direction,
When a predetermined position in the rotation direction of the output shaft with respect to the housing is a reference position,
The biasing means is
When the output shaft is at a position rotated to the forward direction side from the reference position, the output shaft is biased in the reverse direction,
A rotary actuator that biases the output shaft in a forward direction when the output shaft is at a position rotated in the reverse direction side with respect to the reference position.
前記付勢部材は、前記回動部材を経由して前記出力軸を回転方向において正方向または逆方向へ付勢可能であることを特徴とする請求項1または2に記載の回転式アクチュエータ。 The biasing means includes a shaft member that is fixed to the housing outside the diameter of the output shaft, an outer tooth member that is provided on an outer wall in the radially outer direction of the output shaft, and rotates together with the output shaft; A rotating member having external teeth meshing with the member and supported so as to be rotatable about an axis of the shaft member, and a biasing member capable of biasing the rotating member in the forward direction or the reverse direction in the rotational direction And consist of
The rotary actuator according to claim 1, wherein the biasing member is capable of biasing the output shaft in a forward direction or a reverse direction in a rotational direction via the rotating member.
前記回動部材は、前記軸部材の軸方向へ突出する回動部材側突出部を有し、
前記付勢部材は、
一端と他端との間に前記ハウジング側突出部および前記回動部材側突出部を挟み込むようにして前記回動部材に設けられ、
前記出力軸が前記基準位置よりも正方向側に回転した位置にあるとき、一端または他端の一方が前記ハウジング側突出部に係止され、一端または他端の他方が前記回動部材側突出部に係止され、前記回動部材を経由して前記出力軸を逆方向へ付勢し、
前記出力軸が前記基準位置よりも逆方向側に回転した位置にあるとき、一端または他端の他方が前記ハウジング側突出部に係止され、一端または他端の一方が前記回動部材側突出部に係止され、前記回動部材を経由して前記出力軸を正方向へ付勢することを特徴とする請求項3に記載の回転式アクチュエータ。 The housing has a housing side protrusion that protrudes in the axial direction of the shaft member,
The rotating member has a rotating member side protrusion that protrudes in the axial direction of the shaft member,
The biasing member is
Provided on the rotating member so as to sandwich the housing side protruding portion and the rotating member side protruding portion between one end and the other end,
When the output shaft is in a position rotated to the positive direction side from the reference position, one end or the other end is locked to the housing side protruding portion, and the other end of the one end or the other end protrudes to the rotating member side. The output shaft is biased in the reverse direction via the rotating member,
When the output shaft is at a position rotated to the opposite side of the reference position, one end or the other end is locked to the housing side protruding portion, and one end or the other end protrudes to the rotating member side. The rotary actuator according to claim 3, wherein the rotary actuator is locked to a portion and urges the output shaft in a forward direction via the rotating member.
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